缺血下肢控制性灌流系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种缺血下肢控制性灌流系统及其方法。多路灌洗进液管经压管阀分别与微泵进口相连，微泵出口与灌流液温控槽入口相连，灌流液温控槽内设有固液气分离器，固液气三相分离器经灌洗液流出管道与输出管路模块相连，经过三通管分别与输出管路模块的灌流输入管、压力检测模块、输出调节模块和生化检测模块相连，主控单元分别与微泵、收集容器、压力检测模块、生化检测模块、远程通讯模块、现场界面操作模块相连。本发明可收集灌流液进行活性检测，或直接测定灌流液的生物活性变化或生化反应，并以此为基础建立模型用于药理学研究，本发明可显著缓解缺血下肢再灌注损伤，该系统应用具有稳定性及重复性。
【专利说明】缺血下肢控制性灌流系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种缺血下肢控制性灌流系统及其方法。可应用于缺血下肢防护的研 究为前临床转化医学提供技术平台，为开拓治疗脏器缺血再灌注损伤新途径。
【背景技术】
[0002] 由于球囊扩张导管等介入技术的广泛应用，使安全、快速恢复血流成为可能，这极 大推动了临床对急性脏器缺血的治疗。虽然快速恢复缺血器官血流灌注是重要的，但它却 可导致"缺血再灌注损伤"（Ischemia Reperfusion Injury, IR injury) [1]，从而加剧局部 损伤并能引起全身并发症，使病人临床预后较差。
[0003] 自1960年，Jennings首次提出心肌再灌注损伤的概念[2]，现已证实，脑 [3]、肾[4_5]、 肝[6]、胃肠道 [7]等多种组织器官都会发生缺血再灌注损伤。
[0004] 如何降低缺血再灌注损伤的发生是目前基础和临床研究的热点。"控制性再灌注" 通过对初始灌注期进行干预，已成功应用于器官移植[8]及心血管外科手术领域[9]，被认 为有巨大潜力来降低"缺血再灌注损伤"，提高临床疗效。
[0005] 对于"控制性再灌注"，其机制研究尚未全面展开，系统研究尚未见报道。重要原 因之一是目前尚无稳定有效的灌注液及标准化控制性再灌注流程，而缺乏适宜在体灌流装 置，这是对其进行系统深入的前临床基础研究的瓶颈。
[0006] 参考文献
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【发明内容】
[0015] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种缺血下肢控制性灌流系统及其方 法。
[0016] 缺血下肢控制性灌流系统包括微泵、灌流液温控槽、灌洗进液管、灌洗液流出管 道、收集容器、压管阀、调节模块、灌流输入管、压力检测模块、生化检测模块、远程通讯模块 现场界面操作模块、主控单元；
[0017] 多路灌洗进液管经压管阀分别与微泵进口相连，微泵出口与灌流液温控槽入口相 连，灌流液温控槽内设有固液气分离器，固液气三相分离器经灌洗液流出管道与输出管路 模块相连，输出管路模块包含灌流输入管、压力检测模块、输出调节模块和生化检测模块， 经过三通管分别与灌流输入管、压力检测模块、输出调节模块和生化检测模块相连，主控单 元分别与微泵、收集容器、压力检测模块、生化检测模块、远程通讯模块、现场界面操作模块 相连，输出调节模块与待灌流缺血下肢相连，灌流液经待灌流缺血下肢内部循环之后，被收 集器收集，在灌流液收集器中，有半透膜将灌流液进行分离，分离之后的液体与微泵相连。。
[0018] 所述的微泵为微型注射泵及注射器或蠕动泵。
[0019] 缺血下肢控制性灌流方法是：微泵在系统控制下，实现设定流量和压力的灌流，微 泵向灌流液温控槽输出，灌流温控槽腔体中安装固液气分离器，同时利用该体积实现三相 分离以及足够的升温时间，为确保升温压力和流量稳定，微泵与灌流温控槽之间的连接管 采用螺旋形布管工艺，固液气三相分离器向输出管路模块输出，输出管路模块包含灌流输 入管、压力检测模块、输出调节模块和生化检测模块，经过三通管将灌流输入管、压力检测 模块、输出调节模块和生化检测模块连接起来，灌流输出调节模块由压管阀控制开闭状态， 当压力出现过低于控制系统设置的低压或高于控制系统设置的高压，则主控单元控制输出 调节模块的压管管关闭灌流输出模块，起到保护作用，灌流输出模块采用穿板接头与穿刺 针与下肢或其它试验器官或组织连接，灌流液经过下肢或其它试验物体内部循环之后，被 收集器收集起来，在灌流液收集器中，有半透膜将灌流液进行分离，分离之后的液体连接至 微泵，重新进入灌流系统；系统采用远程通讯模块或现场界面操作模块使操作者对系统进 行操作。
[0020] 所述的微泵作为系统提供灌流动力，工作方式为连续工作和脉冲工作，微泵提供 0ml/min-1000ml/min的流量控制，以及根据压管阀的松紧状态能进行输出相对压力调节， 调节范围为0mmHg-200mmHg。
[0021] 经过研究结果证实，通过本发明对缺血后肢实行在体控制性再灌注切实可行，该 灌流系统建立技术稳定可靠。同时与传统手术组（非控制性再灌注组）相比，控制性再灌 注显著减轻缺血骨骼肌水肿形成，保存了肌肉收缩力和肌肉活性。
[0022] 本发明建立了缺血下肢控制性灌流技术，适用于类下肢缺血再灌注损伤的防护， 并适用于新型灌流液的开发研究。可收集灌流液进行活性检测，或直接测定灌流液的生物 活性变化或生化反应，并以此为基础建立模型用于药理学研究，本发明可显著缓解缺血下 肢再灌注损伤，该系统应用具有稳定性及重复性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是缺血下肢控制性灌流系统结构示意图；
[0024] 图2是结扎股动脉诱导重度大鼠后肢缺血示意图；
[0025] 图3是多普勒血流检测仪对缺血下肢实行实时检测（A，B)，后肢血流灌注持续降 低（C)示意图；
[0026] 图中经腹壁下动脉插管对缺血后肢实行在体灌注，灌洗液经腹壁下静脉插管流 出。图2(A-B)为测试灌注通路可行性，先经腹壁下动脉插管对缺血后肢实行Evans Blue 灌注，可将缺血后肢颜色变蓝；(C-D)经腹壁下动脉插管对缺血后肢实行标准控制性再灌 注，可将缺血后肢颜色变白，提示灌注成功；
[0027] 图4是相对于传统非灌注组（虚线）在体控制性灌注（实线）显著改善了术后缺 血下肢血流灌注示意图；
[0028] 图5相对于传统非灌注组（黑色）在体控制性灌注（白色）显著改善了术后缺血 下肢恢复血流灌注后后肢水肿程度示意图。
【具体实施方式】
[0029] 如图1所示，缺血下肢控制性灌流系统包括微泵1、灌流液温控槽2、灌洗进液管3、 灌洗液流出管道4、收集容器5、压管阀6、调节模块7、灌流输入管、压力检测模块8、生化检 测模块9、远程通讯模块10现场界面操作模块11、主控单元12 ;
[0030] 多路灌洗进液管3经压管阀6分别与微泵1进口相连，微泵1出口与灌流液温控 槽2入口相连，灌流液温控槽2内设有固液气分离器，固液气三相分离器经灌洗液流出管道 4与输出管路模块相连，输出管路模块包含灌流输入管、压力检测模块8、输出调节模块7和 生化检测模块9,经过三通管分别与灌流输入管、压力检测模块8、输出调节模块7和生化检 测模块9相连，主控单元12分别与微泵1、收集容器5、压力检测模块8、生化检测模块9、远 程通讯模块10、现场界面操作模块11相连，输出调节模块（7)与待灌流缺血下肢相连，灌流 液经待灌流缺血下肢内部循环之后，被收集器5收集，在灌流液收集器5中，有半透膜将灌 流液进行分离，分离之后的液体与微泵相连。。
[0031] 所述的微泵1为微型注射泵及注射器或蠕动泵。
[0032] 其中，微泵1适用流量范围从0-1000ml/min，转速精度不低于流量量程上限转速 的1 %，诸如兰格BT100-2J等，灌流液温控槽2采用蛇形回流冷凝管或蛇形冷凝管实现，灌 洗进液管3采用医用硅胶管，外径4-6_，壁厚1_，灌洗液流出管道4采用蛇形医用硅胶管 连接鲁尔穿板接头实现，收集容器5为漏斗式滤器，压管阀6适用工作距离在2-6_，调节模 块7主要为液路开关旋钮，控制灌流流量或压力大小，压力检测模块8适用检测压力范围绝 压500mmHg-2000mmHg如霍尼韦尔24PCEFD6G，、生化检测模块9主要包括PH电极如上海雷 磁E-201-C或PHS-3C等、离子选择性电极如上海雷磁PCa-1-Ol等、溶解氧电极如上海雷磁 D0-957等、远程通讯模块10主要包括RS232等，现场操作模块主要包括触摸屏如迪文科技 DMT80480T070 系列。
[0033] 缺血下肢控制性灌流方法是：微泵1在系统控制下，实现设定流量和压力的灌流， 微泵向灌流液温控槽2输出，灌流温控槽腔体中安装固液气分离器，同时利用该体积实现 三相分离以及足够的升温时间，为确保升温压力和流量稳定，微泵1与灌流温控槽之间的 连接管采用螺旋形布管工艺，固液气三相分离器向输出管路模块输出，输出管路模块包含 灌流输入管、压力检测模块8、输出调节模块7和生化检测模块9,经过三通管将灌流输入 管、压力检测模块8、输出调节模块7和生化检测模块9连接起来，灌流输出调节模块9由压 管阀控制开闭状态，当压力出现过低于控制系统设置的低压或高于控制系统设置的高压， 则主控单元12控制输出调节模块的压管管关闭灌流输出模块9,起到保护作用，灌流输出 模块9采用穿板接头与穿刺针与下肢或其它试验器官或组织连接，灌流液经过下肢或其它 试验物体内部循环之后，被收集器5收集起来，在灌流液收集器5中，有半透膜将灌流液进 行分离，分离之后的液体连接至微泵，重新进入灌流系统；系统采用远程通讯模块10或现 场界面操作模块11使操作者对系统进行操作。
[0034] 所述的微泵1作为系统提供灌流动力，工作方式为连续工作和脉冲工作，微泵提 供0ml/min-1000ml/min的流量控制，以及根据压管阀6的松紧状态能进行输出相对压力调 节，调节范围为0mmHg-200mmHg。
[0035] 实施例
[0036] 诱导大鼠重度后肢缺血
[0037] 大鼠麻醉达成后，颈部及双侧腹股沟区备皮，仰卧固定，直视下行气管插管。后连 接呼吸机，控制潮气量（l〇ml/kg)，呼吸频率（60次/分）。于左腹股沟做斜形切口，将腹壁 浅动静脉稍做游离，打开股鞘，将股动静脉及股神经分离，于两血管下分别预置结扎线（整 个手术过程应注意保护神经及血管外膜）。暂时结扎股动脉，后将自制止血带（0号线）由股 鞘下穿过，一端连接重力棰，设置张力梯度为〇g，l〇〇g，150g，200g，250g，300g，350g，400g， 450g，并于相应张力下由Laser多普勒进行双后肢血流灌注监测，计算机采集数据，相关软 件进行灌注指数分析
[0038] 在成功诱导大鼠重度下肢缺血后，细致游离腹壁浅动脉，0号线远端结扎，做牵引； 在20 - 40倍镜下，显微剪于距股动脉分出处1-1. 5cm的左腹壁浅动脉做切口，后将聚乙烯 管（由PE-10 ;内径，0.28mm ;外径，0.64mm ;20cm长）由此切口插入左腹壁浅动脉，将插入导 管连接到精密微型注射泵（Harvard Pump 11 Plus Advanced Single Syringe with Dual RS-232, Harvard Apparatus, cat. no. 702211)，股静脉由微血管钳暂时阻断，腹壁下静脉插 管供灌洗液流出并收集。采用冷却无氧肝素液（15°C, ad 1000 IU heparin and Ringer's lactate lOOOmL),控制流量（0. 3ml/min),灌注肢体20分钟。为证实经左腹壁动脉灌注缺 血下肢的可行性同组2只大鼠采用次甲基蓝代替冷肝素液进行灌注，直视进行灌注观察。 术中和术后室温控制在250C，实验过程中通过电热毯维持肛温在37 士 0. 50C。
【权利要求】
1. 一种缺血下肢控制性灌流系统，其特征在于，包括微泵（1 )、灌流液温控槽（2)、灌洗 进液管（3)、灌洗液流出管道（4)、收集容器（5)、压管阀（6)、调节模块（7)、灌流输入管、压 力检测模块（8)、生化检测模块（9)、远程通讯模块（10)现场界面操作模块（11)、主控单元 (12)； 多路灌洗进液管（3 )经压管阀（6 )分别与微泵（1)进口相连，微泵（1)出口与灌流液温 控槽（2)入口相连，灌流液温控槽（2)内设有固液气分离器，固液气三相分离器经灌洗液流 出管道（4)与输出管路模块相连，输出管路模块包含灌流输入管、压力检测模块（8)、输出 调节模块（7)和生化检测模块（9)，经过三通管分别分别与灌流输入管、压力检测模块（8)、 输出调节模块（7)和生化检测模块（9)相连，主控单元（12)分别与微泵（1)、收集容器（5)、 压力检测模块（8)、生化检测模块（9)、远程通讯模块（10)、现场界面操作模块（11)相连，输 出调节模块（7 )与待灌流缺血下肢相连，灌流液经待灌流缺血下肢内部循环之后，被收集器 (5)收集，在灌流液收集器（5)中，有半透膜将灌流液进行分离，分离之后的液体与微泵相 连。
2. 如权利要求1所述的一种缺血下肢控制性灌流系统，其特征在于所述的微泵（1)为 微型注射泵及注射器或蠕动泵。
3. -种使用如权利要求1所述系统的缺血下肢控制性灌流方法，其特征在于：微泵（1) 在系统控制下，实现设定流量和压力的灌流，微泵向灌流液温控槽（2)输出，灌流温控槽腔 体中安装固液气分离器，同时利用该体积实现三相分离以及足够的升温时间，为确保升温 压力和流量稳定，微泵（1)与灌流温控槽之间的连接管采用螺旋形布管工艺，固液气三相 分尚器向输出管路模块输出，输出管路模块包含灌流输入管、压力检测模块（8 )、输出调节 模块（7)和生化检测模块（9)，经过三通管将灌流输入管、压力检测模块（8)、输出调节模块 (7)和生化检测模块（9)连接起来，灌流输出调节模块（9)由压管阀控制开闭状态，当压力 出现过低于控制系统设置的低压或高于控制系统设置的高压，则主控单元（12)控制输出 调节模块的压管管关闭灌流输出模块（9)，起到保护作用，灌流输出模块（9)采用穿板接头 与穿刺针与下肢或其它试验器官或组织连接，灌流液经过下肢或其它试验物体内部循环之 后，被收集器（5 )收集起来，在灌流液收集器（5 )中，有半透膜将灌流液进行分离，分离之后 的液体连接至微泵，重新进入灌流系统；系统采用远程通讯模块（10)或现场界面操作模块 (11)使操作者对系统进行操作。
4. 如权利要求3所述的缺血下肢控制性灌流方法，其特征在于所述的微泵（1)作 为系统提供灌流动力，工作方式为连续工作和脉冲工作，微泵提供〇m 1 /m i η -1000m 1 / min的流量控制，以及根据压管阀（6)的松紧状态能进行输出相对压力调节，调节范围为 0mmHg-200mmHg 〇
【文档编号】A61D1/00GK104207857SQ201410452326
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】陈旭东, 李建辉, 胡贵权, 郑骏, 楚殿军, 胡强, 贾俊君, 姜骊, 周燕飞, 张静, 周琳, 谢海洋, 郑树森 申请人:浙江大学